无机非金属材料的主角硅 教案_无机非金属主角硅教案

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第四章 第1节

无机非金属材料的主角——硅

（第一课时）

一．教学目标

1、知识与技能：

（1）了解硅在自然界中的存在形式、含量和用途；（2）了解二氧化硅的性质，认识二氧化硅的用途；（3）了解硅酸的性质及制备方法；

2、过程与方法：

（1）通过对比的方法，结合碳、二氧化碳等知识来学习硅、SiO2等新知识；（2）学会运用对比方法来认识物质的共性和特性；

（3）初步学会以“结构——性质——用途”的学习模式去认识新的物质；

3、情感态度与价值观：

（1）了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习化学的兴趣。

二．教学重点

二氧化硅的用途、性质，硅酸的性质

三．教学难点

二氧化硅的化学性质、结构

四．教学方法：对比法、实验探究。

五．教学流程设计：硅的含量及存在——硅的原子结构（与碳比较）——SiO2的分类——SiO2的应用——SiO2的物理性质（与CO2比较）——SiO2的空间结构（与CO2、金刚石比较）——SiO2的化学性质（与CO2比较）——H2SiO3制备及性质

六．教学过程

（一）【引课】中国4000年前的陶器主要成分是硅酸盐，现代高科技芯片主要成分是硅，二者相差千年，却存在共同的元素-硅。这就是本节课我们学习的主题：硅——无机非金属材料的主角

【板书】4.1无机非金属材料的主角——硅

【师】硅是会意字，可拆成，从字上可以看出硅是构成岩石、沙子和土壤的基本元素，约占地壳质量的90℅以上，是人类生存的基础。

【衔接】硅在地壳中的含量排第二，仅次于氧元素，那硅在自然界中的存在形态是化合态还是游离态？又主要以什么样的物质形式存在的？为什么？带着这几个问题我们来阅读教材

P74中段部分。

【学生】（应该能回答）以化合态的形态存在；主要有硅的氧化物及硅酸盐；硅是一种亲氧元素。

【师】因为硅是一种亲氧元素，在自然界中总是和氧相互化合，因此硅在自然界中无单质形态，是以化合态存在，其化合物主要为氧化物及硅酸盐。【师】我们先来学习硅的氧化物——二氧化硅SiO2 【板书】一.二氧化硅SiO2 【PPT】SiO2广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石，天然的二氧化硅也叫硅石。【阅读与思考】阅读课文，完成硅石的树状分类.【学生】学生板书展示

【师】（展示PPT）硅石可分为结晶形和无定形两类，石英晶体是结晶形的二氧化硅，纯净的石英是无色透明的晶体，也就是常说的水晶，含有杂质的具有彩色环带状或层状的石英称为玛瑙；而无定形的硅石主要有硅藻土。

【思考与交流】海南存在大量的沙子，沙子中含有小粒的石英晶体，联想一下沙子，SiO2有哪些物理性质? 【学生】引导学生从态、熔沸点、水溶性、硬度上回答 【板书】1.物理性质：固体、熔点高、硬度大、难溶于水。

【师】硅最外层电子数是4，与它最外层电子数相同的还有碳。硅和碳最外层电子数都为4个，它们的氧化物二氧化硅与二氧化碳的物理性质却有很大的区别。【PPT】SiO2与CO2的物理性质比较

【学生】引导学生回答CO2的物理性质（状态、硬度、水溶性、熔沸点）

【思考与交流】为什么SiO2与CO2的物理性质相差这么大呢？物质的性质是由结构决定的，下面我们来看看SiO2具有怎样的空间结构。

【师】教材P75右上角图4-2就是SiO2晶体的基本结构单元，每个Si接4个O形成正四面体，每个O接2个Si使其结构向空间延伸，形成立体网状结构。该立体网状结构中没有单独的SiO2分子，只存在硅氧原子且Si：O=1 ：2。PPT展示：

【板书】2.结构：立体空间网状结构

【师】初中我们了解过金刚石，这是金刚石的结构，与SiO2的结构比较怎样呢？，PPT展示：

【学生】结构相似

【师】从两个图中，我们可以看到的SiO2结构与金刚石的结构很相似，所以它们具有相似的物理性质，都是熔点高、硬度大、不溶于水。

【师】我们再来看CO2的结构（PPT展示CO2的结构），有单个的CO2分子存在，这种结构不同于金刚石和SiO2，因此它们的物理性质差异很大。

【师】SiO2与CO2的空间结构不同，导致二者的物理性质不同，但是SiO2与CO2都属于正四价的酸性氧化物，所以二者的化学性质存在相似性。接下来我们探究SiO2的化学性质。【板书】3.化学性质：

【师】SiO2属于酸性氧化物，酸性氧化物有什么通性呢？

【学生】与水反应，与碱反应，与碱性氧化物反应等（在副板书旁引导，不一定答全）【师】我们熟悉的CO2也是酸性氧化物，以CO2为例，来分析酸性氧化物能发生哪些反应？ 【PPT】SiO2与CO2的化学性质比较 【学生】（应该能回答）与水、碱反应。

PPT：CO2+H2O=H2CO3

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

【师】CO2还能与碱性氧化物反应：CO2+CaO=CaCO

3【师】SiO2也是酸性氧化物，能与水反应吗？ 【学生】不能

【师】SiO2能与碱性氧化物反应吗？ 【学生】能

【师】请大家对比CO2与CaO反应的化学方程式，写出SiO2与CaO的反应方程式。【板书】（1）与碱性氧化物反应：SiO2+CaO =【师】那SiO2能与NaOH溶液反应吗？ 【学生】能（可能有些学生会答不能）

【师】酸性氧化物的定义就是能与碱反应生成盐和水的氧化物，所以SiO2能与强碱反应，请大家对比一下CO2与NaOH的反应方程式，写出SiO2与NaOH的反应方程式。【板书】（2）与强碱反应：

【学生活动】写出SiO2与NaOH的反应方程式，让一名同学上黑板写出此方程式。

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 【思考】实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞(玻璃成分含有SiO2)，你知道为什么吗？

高温

=CaSiO3

【学生】因为SiO2与NaOH能反应

【师】如果用磨口玻璃塞，氢氧化钠就与SiO2反应生成黏稠的Na2SiO3，使玻璃塞与试剂瓶口粘结在一起，玻璃塞就难以打开了。

【师】但SiO2与NaOH反应非常缓慢，所以可以用玻璃瓶来盛放氢氧化钠。

【师】SiO2与CO2都属于酸性氧化物，有相似的化学性质，都能与强碱、碱性氧化物反应，但由于两者的空间结构不同，导致他们的化学性质也存在差异性，如CO2能与水反应，而SiO2不能与水反应。

【师】酸性氧化物能与酸反应吗？ 【学生】不能。

【展示】装盐酸的玻璃瓶，说明SiO2不能与盐酸、硫酸、硝酸等酸反应。【追问】SiO2是不是不和任何酸反应呢？请大家欣赏视频 【视频】播放实验室HF酸腐蚀玻璃视频短片

【师】从视频中，我们得出HF酸是唯一可以与SiO2反应的酸。请同学们尝试写出该反应的化学方程式。

【板书】（3）特性：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O 【师】SiO2能与氢氟酸反应，这是其特性。利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃，形成美丽的玻璃雕刻艺术。

【问1】SiO2既能与氢氧化钠反应，又能与氢氟酸反应，SiO2是否属于两性氧化物？ 【学生】思考交流，不能

【师】SiO2只能与氢氟酸反应，这是其特性，不能说明SiO2是两性氧化物，从性质上讲SiO2应属于酸性氧化物。

【问2】能用玻璃瓶来盛放氢氟酸吗？ 【学生】思考交流，不能

【师】不能用玻璃瓶盛放氢氟酸，氢氟酸会腐蚀玻璃，一般用塑料瓶或铅制容器。【过渡】通过比较学习，我们了解了同一类物质具有相似的化学性质，但不同的物质又有各自的特性。SiO2的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。【PPT】SiO2的用途，并且介绍光纤之父-高锟

【问】碳酸能由CO2与水反应制得，SiO2不与水反应，硅酸不能用SiO2来制取，硅酸怎样制备？我们还可以通过什么方法制取酸？

【学生】可以用可溶性的硅酸盐与强酸反应，制得硅酸 【板书】二.硅酸H2SiO3 【课堂实验演示 实验4-1:向饱和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀盐酸.PPT展示表格（现象、结论、方程式）

【实验步骤】试管中取约5ml Na2SiO3溶液，滴入1-2滴酚酞，逐滴加入稀HCl，边加边振

荡，至红色变浅并接近消失时停止。【问】看到什么实验现象？ 【学生】学生描述所看到的实验现象

【师】说明发生了化学反应，生成了什么物质？（黑板写出化学反应方程式）我们用激光灯来照射一下产物，看看有什么现象？ 【学生】丁达尔现象

【师】用激光灯照射，有丁达尔现象。说明硅酸是一种胶体。另外，把试管缓慢倒过来，让学生看看怎么现象？

【实验现象】滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生

【问】硅酸钠溶液遇酚酞变红，说明其显什么性？看到了硅酸凝胶，说明硅酸的水溶性怎么样？

【实验结论】Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水

【板书】1.制备：Na2SiO3+2HCl = H2SiO3（胶体）+2NaCl 【师】硅酸是酸，酸有什么性质？

【学生】可以和强碱溶液反应。（边讲边板书）

【师】硅酸也是一种难溶性酸，与难溶性碱一样，加热可以分解。【板书】2.化学性质：（1）与强碱反应

（2）加热分解H2SiO3

H2O+SiO2

【师】硅酸溶胶中，硅酸浓度大，则会形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到硅酸干凝胶，俗称“硅胶”。硅胶多孔，吸水能看强，可用来作干燥剂和催化剂的载体。PPT展示硅胶用途的图片。【本课小结】 【课堂练习】